高速不停車收費(fèi)系統(tǒng)解決方案

一、 系統(tǒng)簡介 

1. 不停車收費(fèi)（ETC）介紹 ETC 是國際上正在努力開發(fā)并推廣的一種用于公路、大橋和隧道的電子自動收費(fèi)系統(tǒng)。ETC 技術(shù)在國外已有較長的發(fā)展歷史，美國、歐洲等許多國家和地區(qū)的電子收費(fèi)系統(tǒng)已經(jīng)局部聯(lián)網(wǎng)并逐步形成規(guī)模效益。我國以IC卡、磁卡為介質(zhì)，采用人工收費(fèi)方式為主的公路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)方式無疑也受到 
這一潮流的影響。 

1) 實(shí)施ETC 的意義 
不停車收費(fèi)技術(shù)特別適于在高速公路或交通繁忙的橋隧環(huán)境下采用。實(shí)施不停車收費(fèi)，可以允許車輛高速通過，故可大大提高公路的通行能力；公路收費(fèi)走向電子化，可降低收費(fèi)管理的成本，有利于提高車輛的營運(yùn)效益；同時也可以大大降低收費(fèi)口的噪聲水平和廢氣排放。由于通行能力得到大幅度的提高，所以，可以縮小收費(fèi)站的規(guī)模，節(jié)約基建費(fèi)用和管理費(fèi)用。另外，不停車收費(fèi)系統(tǒng)對于城市來說，就不僅僅是一項(xiàng)先進(jìn)的收費(fèi)技術(shù)，它還是一種通過經(jīng)濟(jì)杠桿進(jìn)行交通流調(diào)節(jié)的切實(shí)有效的交通管理手段。對于交通繁忙的大橋、隧道，不停車收費(fèi)系統(tǒng)可以避免月票制度和人工收費(fèi)的眾多弱點(diǎn)，有效提高這些市政設(shè)施的資金回收能力。 

2) ETC 在我國的發(fā)展 
在中國，1995 年國家技術(shù)監(jiān)督局正式批準(zhǔn)交通部承擔(dān)ISO/TC204 國內(nèi)歸口工作，秘書處設(shè)在交通部公路科學(xué)研究所。1996 年，交通部成立了中國交通工程設(shè)施(公路)標(biāo)委會。1998 年國家計委立項(xiàng)委托交通部公路科學(xué)研究所開展“交通工程標(biāo)準(zhǔn)化體系研究”，并要求盡快制定本領(lǐng)域急需的二十多項(xiàng)國家標(biāo)準(zhǔn)，其中就包括“公路不停車收費(fèi)應(yīng)用技術(shù)條件”的編制工作。 

3) ETC 在實(shí)際中的應(yīng)用 

A) ETC 在國外應(yīng)用情況 
國際上，美國、歐洲、日本很早就針對不停車收費(fèi)系統(tǒng)中的研發(fā)技術(shù)、工程實(shí)施、標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范進(jìn)行了深入研究，并向國際標(biāo)準(zhǔn)化組織提交了有關(guān)不停車收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)的草案，歐洲和日本提出的標(biāo)準(zhǔn)較為成熟，獲得了較廣泛的廠商支持。 
B) ETC 在我國應(yīng)用簡介 
盡管國外ETC 系統(tǒng)運(yùn)行很成功，具有一定特色，但有些技術(shù)特點(diǎn)和運(yùn)營方法能否適合中國，需要結(jié)合我國道路使用者的行為特點(diǎn)深入評估分析。以車道部分為例，有專用車道、混合車道兩種模式，有收費(fèi)員值班管理和無人值班管理兩種模式，有設(shè)高速欄桿和不設(shè)欄桿兩種模式，有低速通行模式和高速通行模式。從違章逃費(fèi)行為的處理看， 有現(xiàn)場處理和圖像抓拍事后處理兩種模式。如果ETC 運(yùn)營模式不能很好地提供免停車快速通行服務(wù)、不能減少收費(fèi)值班員，將無法體現(xiàn)出明顯的吸引力，推廣應(yīng)用的前景將無疑受到影響。 為規(guī)范和促進(jìn)不停車收費(fèi)在國內(nèi)的應(yīng)用，交通部于1998 年組織交通部公路科學(xué)研究所等有關(guān)單位開展網(wǎng)絡(luò)環(huán)境下不停車收費(fèi)系統(tǒng)的研究，對有關(guān)接口規(guī)范和技術(shù)指標(biāo)給出了指導(dǎo)性意見，并在1999 年組織北京、廣東、江蘇、四川的交通廳開展示范工程建設(shè)。同時，也計劃在更多的省、市開展推廣工作，以充分發(fā)揮網(wǎng)絡(luò)不停車收費(fèi)系統(tǒng)的優(yōu)勢。
 
4) ETC 的發(fā)展趨勢 
在高速公路建設(shè)快速發(fā)展的同時，我國高速公路收費(fèi)系統(tǒng)也有了很大的發(fā)展。十多年來，高速公路收費(fèi)系統(tǒng)已經(jīng)由全面引進(jìn)階段逐步過渡到自主開發(fā)與引進(jìn)相結(jié)合的階段。主要體現(xiàn)在按區(qū)域聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)、按線路聯(lián)網(wǎng)收費(fèi)、采用高新科學(xué)技術(shù)提高收費(fèi)管理手段三個方面。隨著社會、經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，特別是跨省市國道主干線高速公路網(wǎng)絡(luò)的逐步形成，社會對收費(fèi)系統(tǒng)的技術(shù)要求將會越來越高，自動化程度較高的收費(fèi)技術(shù)必然逐步取代傳統(tǒng)的人工作業(yè)方式，ETC 技術(shù)會在適宜的路段里得到采用。從目前的情況來看，我國人工收費(fèi)技術(shù)發(fā)展成熟，相當(dāng)長時間內(nèi)業(yè)仍占主導(dǎo)地位。但非現(xiàn)金支付方式將受到歡迎，國內(nèi)已有部分運(yùn)營了五六年的高速公路，其交通量已經(jīng)達(dá)到相當(dāng)水平，部分收費(fèi)站的通行能力確實(shí)不能滿足高峰交通的需要，面臨擴(kuò)建收費(fèi)站和改建ETC 車道的選擇。在這個時候，實(shí)施ETC 收費(fèi)顯然要優(yōu)于進(jìn)行土建擴(kuò)展。 

我國鼓勵圍繞大城市發(fā)展衛(wèi)星城市和大型居住區(qū)，這時城間往返交通流量將會很大，且交通流密度很高，同時要求的道路服務(wù)水平也高，實(shí)施停車自動收費(fèi)業(yè)務(wù)和不停車的高速ETC 收費(fèi)業(yè)務(wù)的需求將是客觀存在的。 

能夠兼容IC 卡收費(fèi)和ETC 電子收費(fèi)的兩片式電子標(biāo)簽及其組合式電子收費(fèi)技術(shù)方案將成為公路網(wǎng)自動化收費(fèi)技術(shù)發(fā)展的探索和關(guān)注焦點(diǎn)。 在以IC 卡收費(fèi)為基礎(chǔ)的系統(tǒng)中開展ETC 電子付費(fèi)較為容易，僅需在交通擁堵的收費(fèi)站或有特別需求的收費(fèi)站安裝ETC 車道系統(tǒng)就可以，沒有必要讓ETC 系統(tǒng)自身單獨(dú)構(gòu)成一個封閉式網(wǎng)絡(luò)。涉及的主要工作是車道改造任務(wù)，有一定的工作量，但不存在重復(fù)投資或浪費(fèi)的問題。 

2. 高速不停車收費(fèi)系統(tǒng) 

近年來，我國的公路建設(shè)取得飛速發(fā)展，高速公路通車?yán)锍滩粩嘣黾樱?nbsp;一些省分路網(wǎng)格局基本形成。但是隨著路網(wǎng)的形成，通車公路里程的增加， 交通流量也在不斷增加，由此帶來許多的新問題： 
􀂾 收費(fèi)設(shè)施及收費(fèi)技術(shù)落后，城市出入口的收費(fèi)站形成交通瓶頸； 
    各路段收費(fèi)方式、標(biāo)準(zhǔn)等方面的不統(tǒng)一，給用戶交費(fèi)造成混亂； 
􀂾 給社會造成公路部門到處設(shè)點(diǎn)收費(fèi)的惡劣印象，與高速公路高速、快捷的形象極不相符； 
􀂾 重復(fù)建設(shè)收費(fèi)廣場和設(shè)施，造成投資浪費(fèi)和運(yùn)營成本增加； 
􀂾 停車次數(shù)增多，汽車尾氣對環(huán)境的污染增加。 

鑒于國際和國內(nèi)不停車收費(fèi)發(fā)展的狀況，本著先進(jìn)、可靠、方便、實(shí)用的設(shè)計原則，通過多方市場調(diào)研，研制開發(fā)出了高速不停車收費(fèi)系統(tǒng)，并在實(shí)際應(yīng)用中取得了很好的效果。 

3. 系統(tǒng)特點(diǎn) 

 先進(jìn)性 
現(xiàn)代信息技術(shù)是現(xiàn)代科技發(fā)展中最活躍的領(lǐng)域，新產(chǎn)品、新技術(shù)層出不窮，每個新技術(shù)的出現(xiàn)都對我們的生活方式產(chǎn)生極大的影響，對我們 工作效率的提高起到極大的推動作用。因此本系統(tǒng)必須采用先進(jìn)的技術(shù)和設(shè)備，這一方面反映了設(shè)備所具有的先進(jìn)水平，又使得整體系統(tǒng)具有強(qiáng)大的發(fā)展?jié)摿?。同時，由于本系統(tǒng)是一直實(shí)際使用的工程，因此其要求設(shè)備和技術(shù)又必須是相對成熟的。 

 可靠性 
必須考慮采用成熟的技術(shù)和產(chǎn)品。在設(shè)備選型和系統(tǒng)的設(shè)計等方面都盡量減少故障的發(fā)生。 

 可維護(hù)性 
可維護(hù)性是當(dāng)今應(yīng)用系統(tǒng)成功與否的重要因素，包括兩層含義： 
(1)故障的排除； 
(2)日常管理操作簡便。 

 應(yīng)用性 
設(shè)計本系統(tǒng)，應(yīng)首先考慮能滿足管理的功能要求和實(shí)際應(yīng)用的需要。 

開放性 
考慮到投資者的長遠(yuǎn)利益，本系統(tǒng)必須是開放系統(tǒng)，可與其他系統(tǒng)集成，并結(jié)合相關(guān)的國際標(biāo)準(zhǔn)或工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行。 

可擴(kuò)充性 
本系統(tǒng)考慮今后發(fā)展的需要，因而必須為系統(tǒng)產(chǎn)品系列、容量與處理能力等方面擴(kuò)充與換代提供支持，這種擴(kuò)充不僅充分保護(hù)了原始投資， 而且具有較高的綜合性能價格比。 

規(guī)范性 
由于本系統(tǒng)是一個綜合性系統(tǒng)，在系統(tǒng)設(shè)計和建設(shè)初期應(yīng)著手參考各方面的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，并且應(yīng)遵從該規(guī)范各項(xiàng)技術(shù)規(guī)范，并做好系統(tǒng)的標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計與管理工作。 

二、 系統(tǒng)設(shè)計方案及說明 

1. ETC 車道設(shè)計 
ETC 車道方案圖 

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ETC 車道的設(shè)計，主要考慮車輛通過速度因素，保證車輛能夠以40Km/h的速度通過。合法車抬桿放行，違章車攔截并引導(dǎo)其進(jìn)入人工收費(fèi)車道。 

2. ETC 系統(tǒng)運(yùn)行方式 

通行費(fèi)采取記名或記賬卡（電子存折）計費(fèi)方式。根據(jù)電子標(biāo)簽中時間或金額的多少可以將電子標(biāo)簽分為：正常電子標(biāo)簽、灰名單標(biāo)簽、黑名單標(biāo)簽。 
正常標(biāo)簽：可正常通過的標(biāo)簽； 
灰名單標(biāo)簽：電子標(biāo)簽帳戶金額不足時，將被列為灰名單； 
黑名單標(biāo)簽：電子標(biāo)簽帳戶超過規(guī)定日期或金額超過透支限額時，將被列入黑名單。 

黑、灰名單標(biāo)簽處理：自動欄桿處于常閉狀態(tài)。對于灰名單標(biāo)簽，車道系統(tǒng)通過費(fèi)額顯示器對用戶進(jìn)行提示，抬欄桿，亮綠燈，放行；對于黑名單標(biāo)簽，系統(tǒng)將對其進(jìn)行攔截，報警。聲光報警器報警15 秒后自動熄滅。車輛通行可與監(jiān)控系統(tǒng)連接進(jìn)行通行過程實(shí)時監(jiān)控；通過調(diào)整閱讀設(shè)備的閱讀角度和配合車輛檢測器杜絕跟車現(xiàn)象。 

3. 電子標(biāo)簽使用 

電子標(biāo)簽可以以“買斷”及“租用”兩種方式提供給用戶：買斷方式：用戶購買電子標(biāo)簽，電子標(biāo)簽歸用戶個人所有；租用方式：用戶在使用電子標(biāo)簽之前，向運(yùn)營公司交納電子標(biāo)簽使用押金，電子標(biāo)簽租借給用戶使用。用戶退租后，押金返還給用戶。 

4. 電子標(biāo)簽信息 

入口站： 
讀取：電子標(biāo)簽編碼、車型、車牌號 
寫入：入口時間、入口站號、入口車道號  

出口站： 
讀取：入口時間、入口站號、入口車道號、電子標(biāo)簽編碼、車型、車牌號 
寫入：出口時間、出口站號、出口車道號  、

5. 計費(fèi)方式 
系統(tǒng)計費(fèi)方式可分為“租用”和“儲值”兩種： 
租用方式：用戶預(yù)交通行費(fèi)，在規(guī)定的時間內(nèi)（如一個月）不限次通行， 超過期限后禁止通行，用戶可在標(biāo)簽到期時續(xù)交通行費(fèi)，延續(xù)租用； 
儲值方式：用戶同樣續(xù)交通行費(fèi)，每次通過時，在用戶的賬戶上扣除相應(yīng)的通行費(fèi)，當(dāng)用戶帳戶余額不足本次通行時，系統(tǒng)將對其進(jìn)行攔截，用戶可對其賬戶進(jìn)行充值。 

6. 車道程序狀態(tài) 
ETC 車道程序可以分為三種狀態(tài)： 
正常狀態(tài)：即工作狀態(tài)； 
鎖定狀態(tài)：當(dāng)車道遇到異常情況后，車道程序即進(jìn)入鎖定狀態(tài)。這里的鎖定指鎖定抬欄桿操作，這使得后續(xù)的合法車輛不會放行已經(jīng)被攔截的非法車輛； 
維護(hù)狀態(tài)：用于系統(tǒng)維護(hù)及執(zhí)行一些人工干預(yù)操作。疏導(dǎo)員通過維護(hù)狀態(tài)可以解除車道程序的鎖定，手動放行違章車輛。
 
7. ETC 后臺系統(tǒng) 
高速公路ETC 系統(tǒng)的后臺管理系統(tǒng)與人工收費(fèi)的后臺系統(tǒng)完全分離，相互獨(dú)立。其目的就是便于維護(hù)。 
ETC 的后臺系統(tǒng)包括：主服務(wù)器、工作站。 
主服務(wù)器：主要負(fù)責(zé)收費(fèi)、賬務(wù)數(shù)據(jù)的存儲與結(jié)算等功能。 
工作站：主要負(fù)責(zé)電子標(biāo)簽的發(fā)行管理、帳戶充值以及數(shù)據(jù)備份等功能。 

三、 系統(tǒng)設(shè)備 

1. 系統(tǒng)設(shè)備選擇 
由于系統(tǒng)對性能要求較高，為使系統(tǒng)穩(wěn)定、快速、可靠，推薦采用目前最先進(jìn)的不停車遠(yuǎn)距離識別方案。此系統(tǒng)為1999 年首先引進(jìn)，已應(yīng)用于多個工程。 
系統(tǒng)采用的設(shè)備是遠(yuǎn)距離識別技術(shù)，是目前較先進(jìn)合理的識別系統(tǒng)。為車輛的快速通過提供了一個較為方便、快速的解決方案，它采用RFID 技術(shù)生 產(chǎn)的RF 識別卡，車卡小，識別距離最遠(yuǎn)可達(dá)15M。該卡可方便地吸附于車前玻璃上，讀卡器裝于收費(fèi)島一側(cè)對車輛進(jìn)行高速遙控識別，司機(jī)不用停車交費(fèi)，系統(tǒng)將自動遠(yuǎn)距離識別帶卡車輛，車輛可連續(xù)通過，不會造成出入口堵塞與混亂，亦不會出現(xiàn)重復(fù)讀卡，設(shè)備使用壽命可達(dá)10 年，長年不用維護(hù)。 

2. 閱讀設(shè)備 
本閱讀設(shè)備內(nèi)置管理程序，可脫機(jī)自動完成物體識別功能，內(nèi)置數(shù)據(jù)庫可存儲大量電子標(biāo)簽數(shù)據(jù)。 

產(chǎn)品特點(diǎn)： 
􀂙 免手動識別； 
􀂙 防水、防塵塑料外殼，可適用于惡劣環(huán)境； 
􀂙 串行通訊； 
􀂙 高速讀?。?nbsp;
􀂙 體積小巧，設(shè)計緊湊。 

產(chǎn)品技術(shù)特性： 
􀂙 工作頻率為2.45GHz，具有環(huán)極性信息磁場； 
􀂙 6m-15m 閱讀距離,15m 范圍內(nèi)可檢測移動物體 ； 
􀂙 軟件設(shè)定閱讀距離/頻道（100 個可選頻道）； 
􀂙 3 色發(fā)光管和蜂鳴器； 
􀂙 用戶可編程； 
􀂙 閃速EEPROM 數(shù)據(jù)庫； 
􀂙 DTMF 及LED 接口； 
􀂙 RS232 及2/4 線制RS485； 
􀂙 3 并行輸入，2 并行輸出； 
􀂙 繼電器及防護(hù)開關(guān)； 
􀂙 24V 或12V 工作電壓； 
􀂙 -20 度到+85 度正常工作； 
􀂙 、雨、雪、風(fēng)、沙、腐蝕、等惡劣環(huán)境下正常工作； 
􀂙 RFID 技術(shù)，準(zhǔn)確識別率100%。 

3. 電子標(biāo)簽 
作為車輛的電子標(biāo)識，安裝在汽車風(fēng)檔右下方。內(nèi)存信息存儲可根據(jù)用戶需求，有兩種定義方式： 
1) 唯一ID 碼，建立中心數(shù)據(jù)庫，唯一ID 碼與車輛基本信息一一對應(yīng)； 
2) 內(nèi)存車輛基本信息，如車牌號、車型等基本信息。 
電子標(biāo)簽技術(shù)指標(biāo)： 
􀂙 供電類型：電池供電； 
􀂙 使用壽命：大于6 年； 
􀂙 工作溫度：-20℃ — +85℃； 
􀂙 工作頻率：2.45GHz； 
􀂙 適應(yīng)環(huán)境：雨、雪、霧、灰塵、油污、化學(xué)腐蝕、風(fēng)沙、振動、沖擊等。